环境科学研究

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李海生, 李小敏, 赵玉婷, 薛婕, 詹丽雯

2022, 35(5): 1091-1101. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.16

摘要(888) HTML (161) PDF(204)

摘要:
环境影响评价自引入我国以来，经过40多年发展，已形成一套具有我国国情特点的成熟制度框架体系. 为探究过去40年我国环境影响评价研究的发展与演变特征，以1980—2020年科睿唯安(Web of Science)和中国知网收录文献作为研究对象，运用CitesSpace文献分析工具，绘制环境影响评价领域知识图谱，对比分析国内外环境影响评价的研究力量、时空演变特征等信息，重点分析得出我国环境影响评价领域研究热点；结合聚类分析实证结果，从研究方向、指导理念、制度完善、技术体系四个方面总结了我国环境影响评价领域的演变特征和重点领域发展趋势，并提出新时期环境影响评价的展望与设想. 值得注意的是，相较于国际学术界对环境影响评价研究热度持续上升，我国对环境影响评价研究的关注度正在下降，学术影响力不够、学科交叉研究不足，一定程度制约了环境影响评价制度的纠错能力与创新能力的提升. 为切实提高环境影响评价协同推进高质量发展和高水平保护的能力，一方面需进一步发挥制度优势，对标国际先进技术，加强环境影响评价与公共管理等其他学科的交叉融合研究，完善经济、技术政策环境评价顶层设计，加强生物多样性、气候变化等全球性问题在环境影响评价中的融合研究；另一方面，应推动我国环境影响评价实践经验走向国际学术界，提升环境影响评价国际学术话语权，不断创新形成具有“中国特色、世界一流”的环境影响评价体系.

大气生物气溶胶花粉单颗粒的形貌特征及吸湿特性研究

贾嘉, 宋晓焱, 滕晓咪, 罗伊琳, 徐亮, 袁琦, 李卫军

2022, 35(5): 1102-1109. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.03.21

摘要(428) HTML (211) PDF(65)

摘要:
近年来大气生物气溶胶颗粒吸湿性对气候和人体健康的影响引起了人们的广泛关注，而花粉颗粒是生物气溶胶的重要组成部分，为了解花粉颗粒吸湿性的变化趋势，在杭州市内收集了5种花粉颗粒(山茶花花粉、诸葛菜花粉、耧斗菜花粉、锦带花花粉、三色堇花粉)，使用扫描电子显微镜观察花粉颗粒物的微观形貌，并使用单颗粒吸湿性系统研究了不同相对湿度(relative humidity，RH)条件下花粉单颗粒粒径的分布特征，获得了花粉颗粒吸湿增长因子(GF). 结果表明：5种花粉颗粒的吸湿增长特征各异，RH=90%时山茶花、诸葛菜、耧斗菜、锦带花和三色堇花粉颗粒的吸湿增长因子分别为1.09、1.09、1.08、1.13和1.14，RH=95%时则分别为1.11、1.10、1.11、1.14和1.16，这些结果总体低于大气中无机盐颗粒的吸湿增长因子. 在花粉颗粒的吸湿性增长过程中，不仅花粉颗粒表面有微弱的吸湿增长，一些花粉颗粒的整体结构和形态也会发生变化，如在扫描电子显微镜下，可以观察到锦带花花粉颗粒在干燥状态时表现为一种内部镂空的塌缩状态，而在相对湿度增大的过程中颗粒会鼓起并逐渐接近于球形. 这表明花粉颗粒在大气中确实呈现出较弱的吸湿增长特性，且颗粒内部会吸水，从而改变其形貌结构，这对于理解花粉颗粒在人体呼吸道中的表面吸湿行为及其在大气中的成云凝结核能力有着重要的科学意义. 研究显示，花粉种类、花粉萌发孔数目和花粉表面结构影响花粉吸湿性，低湿度下花粉吸湿增长缓慢，高湿度下花粉吸湿增长迅速.

近10年来我国污染场地再利用的案例分析与环境管理意义

于靖靖, 梁田, 罗会龙, 王盼盼, 杨宾, 王丽娜, 李发生

2022, 35(5): 1110-1119. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.03

摘要(838) HTML (245) PDF(202)

摘要:
及时掌握污染场地修复过程中所关注污染物和修复后再利用土地类型信息对深化建设用地环境管理具有重要意义. 本文基于文献调研和信息公示平台资料查询等途径获取了我国537个污染场地案例信息数据，分析了我国近10年来污染场地修复与再利用的变化情况. 统计分析结果表明：我国537个污染场地中约有66%集中在北京市、上海市、浙江省、江苏省和重庆市等先行地区；从2016年《土壤污染防治行动计划》颁布实施开始，场地修复管控数量增势凸显，2018年污染场地修复管控数量达到峰值；原用地类型归属化学工业、金属制品、冶炼等行业的比例较大，且重金属、苯系物为主的再利用挥发性有机物、多环芳烃类为主的半挥发性有机物和总石油烃是典型污染物；在GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》实施前后，包含苯系物、多环芳烃类和总石油烃等污染物的出现频次增加趋势最为明显，而有机农药类和多氯联苯(总量)的出现频次有所减少；污染场地用途大部分是敏感用地类型中的居住用地，且这类场地的原行业类型为化学工业、金属制品等特征污染物危害较大的行业. 研究显示，利好政策和标准的颁布与实施促进了我国经济欠发达地区污染场地的修复管控工作，以多环芳烃类为主的半挥发性有机物是我国未来场地土壤环境治理工作的重点，需要进一步提升对再利用类型为敏感用地类型场地的关注.

地下水修复的技术不可达性及美国管理对策对我国的启示

张丽娜, 姜林, 贾晓洋, 夏天翔, 梁竞, 朱笑盈, 刘文晓

2022, 35(5): 1120-1130. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.14

摘要(714) HTML (309) PDF(158)

摘要:
由于地下水文地质条件的非均质性、污染物环境行为的多样性、修复技术应用的局限性等原因，地下水修复过程存在较大的不确定性，导致出现修复时间和资源的消耗与修复预期不匹配等问题，对地下水修复效果评估和场地再开发利用带来压力. 美国提出了地下水修复技术不可达性的概念，推行了技术不可达豁免政策，将技术不可达评估纳入地下水修复管理程序中，并提出适应性管理、低风险结案、长期监测等一系列管理要求，以保障场地修复后的健康风险和环境风险. 我国尚未建立技术不可达情景的应对措施和技术体系，在复杂污染场地地下水修复中仍存在修复目标、修复周期、修复效果评估周期等各方面的挑战. 本文围绕地下水修复的技术不可达性，借鉴美国污染场地管理经验，提出了修复技术不可达情景下的应对策略，包括建立修复过程跟踪管理技术体系、适时开展残留污染物风险评估、严格落实污染场地后期管理等建议，以期为保障修复后场地再开发安全利用提供理论依据和技术支撑.

固化/稳定化修复后场地中铬的环境行为和归趋：以我国中部某修复后场地为例

冯明玉, 韦黎华, 胡清, 王宏, 罗培

2022, 35(5): 1131-1139. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.03.01

摘要(515) HTML (226) PDF(92)

摘要:
为了探讨铬(Cr)在固化/稳定化修复后场地中的环境行为与归趋，通过浸出环境评价框架(LEAF)浸出评价、形态分级以及微观表征，对我国中部某修复后场地土壤中Cr的含量及形态进行3轮次跟踪监测. 结果表明：①跟踪监测试验发现，该修复后场地土壤中总Cr含量下降了18.92%. 在芥菜植株中Cr分布存在差异，其中，芥菜叶中Cr含量高达1.62 mg/kg (以干质量计)，芥菜茎中Cr含量为0.69~0.77 mg/kg (以干质量计). 芥菜植株吸收Cr的能力为0.44~3.10 mg/m²，对土壤中总Cr减量化的贡献率最高仅为0.05%；另外，新鲜芥菜植株中Cr含量为0.12~0.69 mg/kg，超过GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中规定限值(0.5 mg/kg)，一旦食用该场地中的芥菜会对人体健康产生影响，增加了Cr在修复后场地中风险暴露的途径. ②土壤微观表征试验表明，修复后场地土壤中Cr主要以Cr₂O₃形式存在，土壤中的Mn_xO_y能起到氧化Cr的作用. 在LEAF试验中，固化/稳定化的Cr被活化溶出；而BCR分析发现，Cr的可还原态占比随修复后时间的延长逐渐增加，由1.13%增至4.02%. ③土壤中Mn、Fe及植物等环境因子均会参与Cr的氧化还原、沉淀与溶解，以及植物吸收与富集等环境行为，并导致已被固化/稳定化的Cr溶解或再氧化成Cr(Ⅵ)而溶出，从而增加Cr的迁移性和毒性，造成环境风险，其中Mn(Ⅳ)是Cr活化的关键因子. 研究显示，修复后场地中Cr的环境行为会受到多种环境因素共同影响，尤其是在Mn含量较高的区域更易形成氧化氛围导致Cr的重新活化.

我国污染场地化学氧化修复技术应用特征及再利用潜在腐蚀风险分析

王珍霞, 宋久浩, 苑文仪, 李翔, 吴乃瑾, 李艺, 李培中

2022, 35(5): 1140-1149. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.03.10

摘要(532) HTML (100) PDF(107)

摘要:
化学氧化修复技术在国内有机污染场地修复中所占比例逐年快速增加，但是残留氧化剂、副产物等产生的再利用潜在腐蚀风险问题也引起了研究人员的关注. 首先，通过实际调研和网络检索对国内137个实际修复案例进行研究分析，总结出我国化学氧化法修复技术应用的4个主要特征，包括主要应用于中小型污染地块、水土协同修复且介质复杂、过硫酸盐占比过大且副产物较多、修复周期短且修复药剂过量现象严重；然后，针对应用最多的过硫酸盐氧化法修复技术，通过资料文献分析和国内外案例场地调研信息，梳理出修复后场地再利用过程中可能产生的残留氧化剂腐蚀、副产物盐分腐蚀及环境条件变化导致的微生物侵蚀等3种主要的腐蚀风险机理，以及定性及定量的腐蚀风险测试方法；最后，结合化学氧化过程及pH、氧化还原条件、盐分和微生物环境条件等发生短期、中期和长期的影响因素，提出了可将化学氧化修复后潜在腐蚀过程风险划分为三阶段的概念模型，以期为化学氧化修复技术实际应用及效果评估提供参考.

淹水和干湿交替对修复后土壤铬的稳定性影响研究

常春英, 曹浩轩, 陶亮, 刘丽丽, 陈文洁, 吕贻忠

2022, 35(5): 1150-1158. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.03.03

摘要(443) HTML (248) PDF(85)

摘要:
采用固化/稳定化技术修复后的场地和土壤因其污染物未彻底清除而备受关注，外界环境胁迫下重金属存在再活化的风险，但再活化的速率和形式尚不明确. 我国华南地区高温多雨，水热交换频繁剧烈，固化/稳定化后修复场地的安全利用面临更大的潜在风险. 以珠三角地区2个典型固化/稳定化修复后场地土壤为研究对象，开展淹水和干湿交替对土壤重金属铬(Cr)的释放、形态转化及其影响机制研究. 结果表明：①淹水和干湿交替可提高已固化/稳定化土壤中Cr的浸出浓度. 场地A和B土壤Cr的浸出浓度较淹水前分别上升了1.32和8.72倍，干湿交替后场地A土壤Cr的浸出浓度略有下降，场地B土壤Cr的浸出浓度则增加了4.32倍. ②淹水和干湿交替促使已固化/稳定化的Cr从酸可提取态向相对稳定的可氧化态等转化. 场地A和B土壤中酸可提取态Cr含量较淹水前的变化率分别为−60.17%和−14.34%，可氧化态Cr含量的变化率分别为2.71%和13.30%；干湿交替后土壤可提取态Cr含量的变化率分别为−28.78%和−2.13%，可氧化态Cr含量的变化率分别为5.48%和10.22%. ③淹水通过降低土壤氧化还原点位(E_h)、pH和无定形氧化铁等影响Cr的稳定性，促使Mn⁴⁺、Fe³⁺的还原和Cr的重新释放；干湿交替较淹水处理对固化/稳定化体系的影响相对较小. 研究显示，水分胁迫可提高固化/稳定化修复后土壤Cr的浸出浓度、改变赋存形态，但其浸出浓度远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》和HJ/T 301—2007《铬渣污染治理环境保护技术规范(暂行)》规定的浸出液浓度限值；鉴于外界环境胁迫的长期性和复杂性，以及当前“一评定终身”的效果评估管理模式对未彻底清除污染物场地后期监管的无力性，持续关注和系统管控是实现固化/稳定化修复后场地可持续安全利用的必要途径.

氯代烃污染场地原位热脱附降温阶段土壤气相污染富集与分布特征

李慧颖, 王盼盼, 刘鹏, 李发生, 曹云者

2022, 35(5): 1159-1168. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.03.19

摘要(563) HTML (312) PDF(94)

摘要:
原位热脱附是近年来我国兴起和大规模应用的修复技术，为明确修复中不同介质污染物浓度水平，解决原位热脱附修复后全面效果评估问题，以某氯代烃污染场地原位热脱附修复工程为案例，采集修复加热周期结束进入降温阶段时土壤和土壤气体剖面样品进行检测分析，识别修复后期土壤和土壤气中目标污染物的浓度水平、空间分布特征以及影响因素，并提出对于原位热解吸修复后土壤修复效果评估和二次污染防控建议. 结果表明：①案例场地土壤中氯代挥发性有机污染物仅1%痕量检出，所有样品均达到修复目标值. ②土壤气中污染物有不同浓度检出，其中三氯乙烯最大浓度为2 310 μg/m³，有潜在健康风险. ③低渗透层对气相污染物迁移具有阻滞作用，地表的水泥层下积聚了不同浓度的污染物. ④三氯乙烯、四氯乙烯和顺式-1,2-二氯乙烯的沸点低，土壤有机碳分配系数(K_OC)低，垂向迁移效率高，它们在土壤气中的浓度最大值均出现在顶层；六氯丁二烯相对沸点高，K_OC高，其浓度最大值出现在深层粉质黏土低渗透地层处. 研究显示，原位热脱附技术对于土壤中高浓度氯代烃污染具有较好的去除效果，但是研究时段内土壤达到修复标准后土壤气中污染物仍有不同程度检出. 因此，建议原位热脱附修复后，应同时对土壤和土壤气两种介质进行采样评估，同时加强原位热脱附区域低渗透层识别，优化气相抽提方案.

我国重型柴油货车黑碳排放影响因素分析

王燕军, 穆劲松, 吉喆, 苏盛, 李凯, 倪红, 姜艳, 张鹤丰

2022, 35(5): 1169-1175. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.09

摘要(503) HTML (220) PDF(97)

摘要:
柴油车的黑碳排放对空气质量和气候变化有重要影响，但我国柴油车黑碳排放清单编制仍有较大局限性. 为进一步提高柴油车黑碳排放清单编制精度，采用整车转毂台架和热光折射的方法研究不同排放标准、行驶工况和负载状况对重型柴油货车黑碳排放的影响. 结果表明：我国排放标准升级对重型柴油货车的黑碳排放有重要影响，从国Ⅰ、国Ⅱ排放标准升级到国Ⅲ、国Ⅳ和国Ⅴ排放标准，黑碳在颗粒物中的占比由41%左右逐步提至72%左右. 行驶工况对重型柴油货车的黑碳排放也有一定影响，车辆在C-WTVC (中国重型商用车燃料消耗量测试工况)下的黑碳排放占比较VECC (重型车典型道路行驶工况)下高5%~10%. 与半载状态相比，重型柴油货车在满载状态下黑碳排放占比更高，国Ⅲ、国Ⅳ重型柴油货车满载状态下黑碳排放占比较半载状态高7%~8%，国Ⅱ重型柴油货车满载状态下黑碳排放占比较半载状态高15%左右. 研究显示，柴油货车黑碳排放清单编制要综合考虑排放标准、驾驶特征、负荷状况等对黑碳排放的影响，不宜使用固定系数利用颗粒物排放因子外推黑碳排放因子.

法规工况下轻型汽油车氨排放特征

吉江林, 赵海光, 郑丰, 尹航, 丁焰, 何超

2022, 35(5): 1176-1182. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.06

摘要(403) HTML (150) PDF(70)

摘要:
为掌握轻型汽油车NH₃排放实际状况，以一辆配备三元催化转化器(three-way catalytic converter，TWC)的国Ⅵ轻型汽油车为研究对象，分别在全球轻型汽车驾驶工况(worldwide light-duty test cycle，WLTC)、中国轻型汽车行驶工况(China light-duty vehicle test cycle，CLTC)和美国联邦测试规程(federal test procedure，FTP-75)下进行NH₃排放测试，分析WLTC工况下的瞬时NH₃排放特征，以及不同环境温度(−7、0、23、35 ℃)对NH₃排放的影响，并对比3种测试工况下的NH₃排放因子. 结果表明：①在WLTC工况下，车辆冷起动前50 s未检测到NH₃，NH₃排放主要集中在低速段和中速段(前900 s)，在高速段和超高速段，仅有极少量的NH₃生成. 轻型汽油车在低速(v<40 km/h)的加速区间内，NH₃排放量较高. ②随着环境温度的升高，NH₃排放因子呈下降趋势，35 ℃时略微有所上升. 其中，−7 ℃下低速段的NH₃排放因子分别是0、23和35 ℃下的1.4~2.2倍；在WLTC工况下，各种测试环境温度下车辆的NH₃排放因子均表现为低速段>中速段>高速段>超高速段；在3种工况下，轻型汽油车的NH₃排放因子差异较大. 其中，测试车辆在WLTC工况下的排放因子最小. 研究显示，在低温(−7 ℃)环境下轻型汽油车NH₃的排放量相对较高.

基于CMAQ/ISAM空气质量模型的北京市夏季臭氧来源解析研究

张树宪, 李洋, 张众志, 杜晓惠, 徐双喜, 孟凡

2022, 35(5): 1183-1192. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.10.11

摘要(640) HTML (162) PDF(200)

摘要:
为了解北京市夏季臭氧(O₃)污染的特征与来源，采用区域空气质量模型(CMAQ)的综合源解析功能(ISAM)对北京市2019年6月不同区域的近地面O₃浓度及其来源贡献进行了数值模拟计算，量化了北京市、天津市、河北省、京津冀以外省份以及全球背景共14类NO_x和VOCs排放源对北京市不同区域O₃污染的贡献. 结果表明：①北京市不同地区O₃及其前体物来源存在显著差异，城区及近郊区NO_x和VOCs均主要来自于北京市本地排放，本地源排放对城区及近郊区的NO_x贡献(39.7%~46.4%)显著大于对远郊区的贡献(19.9%~38.8%)，本地源排放对城区及近郊区的VOCs贡献(51.1%~75.8%)大于对远郊区的贡献(19.5%~39.6%). ②远郊区NO_x和VOCs浓度更易受非本地排放的输送影响. ③O₃主要来源于包括模拟区域外以及全球背景的边界传输贡献，边界传输对北京市不同受体区域的贡献均大于52.6%. ④北京市本地源排放对城区及近郊区O₃的贡献(6.8%~18.3%)大于对远郊区的贡献(2.4%~7.6%)，京津冀以外源区的排放对北京市远郊区的贡献(5.2%~6.4%)大于对城区及近郊区的贡献(2.7%~4.4%)，说明本地排放对远郊区影响相对较小，远郊区O₃浓度易受北部燕山山脉和太行山的阻隔影响. 因地理位置及地形原因，河北省不同源区对北京市不同区域O₃浓度的贡献存在一定差异. 研究显示，控制北京市夏季O₃污染应综合考虑城区与郊区O₃来源的差异性，做好周边区域的联防联控.

河南省某典型垃圾焚烧发电厂的VOCs排放特征

陈纯, 李鹏钊, 董瑞泽, 闫良玉, 刘丹, 郝新奇, 毛景

2022, 35(5): 1193-1202. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.10

摘要(500) HTML (165) PDF(98)

摘要:
为评估河南省生活垃圾焚烧发电厂排放的挥发性有机物(VOCs)对臭氧生成的贡献，选取某典型企业进行调研. 采用气袋、苏玛罐和吸附管进行采样，通过气质联用(GC/MS)和高效液质(HPLC/MS)联用分析方法对117种VOCs物种排放水平进行监测，并计算本地化VOCs排放因子. 采用最大增量反应活性(MIR)法计算臭氧生成潜势(OFP)，并识别OFP贡献率较大的物种. 结果表明：①主排放口实测的VOCs总浓度为4.28 mg/m³，VOCs排放量为3.5 t/a，计算的VOCs排放因子为0.016 g/kg (以垃圾计，下同). ②MIR系数法计算的有组织OFP总排放量为9.3 t/a，对应的MIR系数平均值为2.67. ③排放量占比较大的VOCs组分依次为芳香烃(38.37%)、卤代烃(28.79%)、含氧化合物(14.32%)和烷烃(12.75%). 对OFP贡献率较大的VOCs组分为芳香烃(53.91%)和含氧化合物(28.16%)，OFP贡献率排名前5位的VOCs物种分别为乙醛(20.5%)、间/对-二甲苯(20.2%)、正丁烯(6.2%)、1，2，4-三甲苯(5.4%)和正丁醛(4.9%). ④固废间、锅炉房、锅炉房外、渗滤液泵房及房顶采样点测得的VOCs无组织排放总浓度分别为83.6、6.19、1.24、5.71、1.79 mg/m³. 研究显示，该垃圾焚烧发电厂固废间VOCs浓度较高，需要进一步提高车间内VOCs收集率，以减少无组织VOCs排放，同时可在主排放口安装合适的VOCs去除装置以进一步削减VOCs有组织排放量.

汉江(丹江口坝下-兴隆段)水体中微塑料的赋存特征

张胜, 林莉, 潘雄, 董磊

2022, 35(5): 1203-1210. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.10.05

摘要(556) HTML (268) PDF(55)

摘要:
河流作为内陆微塑料进入海洋的重要途径，其微塑料污染问题受到广泛关注. 为了解南水北调中线一期工程调水及梯级水利枢纽运行条件下，汉江(丹江口坝下-兴隆段)水体中微塑料的赋存状况，以该河段河道的表层水体以及王甫洲、崔家营、兴隆水利枢纽库区的表层、中层、底层水体为研究对象，通过野外采样调查，分析水体中微塑料的赋存特征. 结果表明：①汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中微塑料丰度的范围为4 467~8 400 n/m³，平均值为(6 260±1 431) n/m³，崔家营和兴隆水利枢纽库区中层水体中微塑料丰度均显著高于表层和底层水体. ②汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中微塑料粒径主要分布在[200, 500) μm，占比为42.5%；且随水深增加，微塑料粒径有增大趋势，崔家营水利枢纽库区底层水体、兴隆水利枢纽库区中层及底层水体中微塑料粒径均以[500, 1 000) μm为主. ③汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中观测到的微塑料以纤维状为主，占比为65.2%，但微塑料形状在水利枢纽库区随水深发生显著性变化，即随水深增加，纤维状的微塑料占比下降，碎片状的微塑料占比增加. ④汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中微塑料聚合物类型以尼龙为主，占比约为65.9%，但王甫洲、崔家营、兴隆水利枢纽库区中层及底层水体中尼龙的占比均有所下降，平均值分别为57.3%和43.1%. 研究显示，水利枢纽库区中的微塑料有在水体中层聚集的趋势，其粒径、形状和材质在不同水层的分布也有所不同，今后还需要对微塑料在水利枢纽库区中的沉降机制进行深入研究，以系统揭示微塑料在水利枢纽运行条件下的环境行为与输移规律.

光照强度对丝状藻去除再生水中氮磷的影响

杨宇航, 边雪强, 孙翠竹, 姜晓华, 单欣, 李锋民

2022, 35(5): 1211-1220. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.11.28

摘要(632) HTML (225) PDF(116)

摘要:
再生水中的N、P营养盐使再生水在回用过程中存在藻华暴发的风险，通过丝状藻去除再生水中的N、P营养盐，并将其转化为生物资源，可以有效降低再生水回用风险，实现资源化利用. 光照强度会影响丝状藻的生长及藻细胞内的物质含量，从而影响藻类对再生水的脱氮除磷效果. 为探究不同光照强度对丝状藻生长及其去除再生水中N、P的影响，以水绵、结节鞘藻、丝藻和转板藻4种丝状藻为研究对象，探究了不同光照强度(0、2 000、6 000、8 000、10 000 lx)下，4种丝状藻在实验室配制的再生水中的生长情况及再生水中N、P浓度的变化. 结果表明：①光照强度为8 000 lx时，水绵、结节鞘藻、丝藻和转板藻对TN的去除率最高，分别为48.33%、64.87%、49.74%、79.32%；除水绵、丝藻在低光照强度时TP的去除率较低外，其他试验组均能有效去除再生水中的TP，去除率均在90%以上. ②水绵、结节鞘藻、丝藻的饱和光照强度为8 000 lx，此时其生物质产量、蛋白质含量和脂质含量均最高，转板藻的饱和光照强度大于8 000 lx，低于10 000 lx. ③再生水中培养的丝状藻，其体内蛋白质含量高于脂质含量. 研究显示，转板藻具有更好地去除再生水中N、P营养盐的能力，并且具有更高的饱和光照强度.

“可再生”聚羧酸盐凝胶-碱复合净水材料的原位合成及应用

李红艳, 杨启文, 胡梦涵, 白钰, 余义开

2022, 35(5): 1221-1232. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.10.06

摘要(405) HTML (322) PDF(23)

摘要:
为高效、经济及绿色地净化含铜废水，基于新的原位合成方法，制备新型聚羧酸盐凝胶-碱复合净水材料，用于对含铜废水的高效“可再生”净化. 以一种活性杂环型阳离子单体(N,N-二烯丙基-3-羟基杂氮环丁烷氯化铵，DHAC)和丙烯酸(AA)为基本原料，通过“预聚+交联”的新型反应过程，构建开环交联型聚羧酸盐凝胶骨架(ROPCG)，并产生原位包覆效应，实现对溶液体系中NaOH的100%包覆，获得高效的ROPCG-NaOH复合净水材料. 结果表明：①基于“吸附+沉淀”协同的双重作用机制，ROPCG-NaOH材料实现了对含铜废水的高效净化，每g ROPCG-NaOH复合净水材料可去除384.62 mg的铜离子，同等净水能力优于大部分同类产品. ②ROPCG-NaOH复合净水材料仅通过简单的“预聚+交联”反应过程即可获得，且主要的生产原料为商业易得的常规原料，具有简单易得、绿色环保的特性，综合考虑ROPCG-NaOH复合净水材料具有明显的应用优势. ③ROPCG-NaOH材料废渣可再生为有用的ROPCG凝胶吸附剂，再生ROPCG凝胶吸附剂的铜吸附容量为276.24 mg/g，与单纯ROPCG凝胶吸附剂的铜吸附容量(286.53 mg/g)接近，重复再生率为96.55%. 研究显示，ROPCG-NaOH复合净水材料能高效、经济、绿色及“可再生性”地处理水中铜离子，应用前景良好.

响应面法优化多级A/O+BAF系统处理生活污水强化脱氮除磷

张民安, 袁忠玲, 张明, 秦彦荣, 吴新波, 赵凯亮, 陈永志

2022, 35(5): 1233-1244. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.23

摘要(459) HTML (337) PDF(35)

摘要:
为优化多级A/O(缺氧/好氧)＋BAF(曝气生物滤池)系统处理低C/N生活污水强化脱氮除磷的关键运行条件，采用单因素试验分别研究了HRT(水力停留时间)、三点进水比例及BAF填料高度对系统主要污染物去除的影响，并以此为对照，通过BBD二阶模型中心复核设计多因素试验，采用响应面法分析上述三因素对TN、TP去除的交互影响，得出了优化运行条件与TN、TP去除率的模型预测值，在该条件下运行系统，验证了TN、TP去除率实际值与预测值的相对误差. 结果表明：①单因素试验表明，当HRT为9 h、进水比例为5∶3∶2、填料高度为1 800 mm时，多级A/O+BAF系统中主要污染物的去除效果最好. ②响应面分析得出，三因素对TN、TP的去除交互影响显著；模型拟合回归方程得出，优化运行条件为HRT 8.5 h、进水比例5∶3∶2、填料高度1 600 mm时，TN、TP去除率预测值分别为84.88%、94.37%. ③验证结果表明，进水ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为68.8、5.4 mg/L，出水ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为10.61、0.32 mg/L，TN、TP实际去除率分别为84.15%、94.01%，与TN、TP去除率预测值相比，相对误差仅分别为0.86%、0.38%. 研究显示，应用响应面法建立模型优化多级A/O＋BAF工艺处理生活污水的方法可靠，实现了对氮磷的强化去除.

两级A/O工艺处理焦化废水有机污染物转化特征及细菌群落响应

邹晓爽, 李江, 李彦澄, 王斌, 易倩文, 张云涛, 代永恒

2022, 35(5): 1245-1256. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.09.15

摘要(499) HTML (93) PDF(48)

摘要:
为探究两级缺氧/好氧(anoxic/oxic, A/O)工艺处理焦化废水有机污染物转化和细菌群落结构之间的关系，以实际运行的焦化废水处理厂为研究对象，采用傅里叶变换红外光谱和三维荧光光谱对废水中有机污染物官能团与溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)进行分析，并采用高通量测序技术，分析两级A/O工艺中细菌群落结构及其功能的沿程变化. 结果表明：①两级A/O工艺对化学需氧量(COD)、氨氮(NH₄⁺-N)、硫氰酸盐(SCN⁻)、苯并[a]芘(BaP)、苯酚、挥发酚的去除率均在90%以上. ②各有机污染物的去除与醇类、脂类、醚类、多糖类及羧酸类等物质的C≡N、C—N、C=C、—CO—伸缩振动，以及—NH₂和N—H弯曲振动等官能团运动有关，原水中大部分DOM被去除. ③微生物分析表明，硫杆菌(Thiobacillus)为两级A/O工艺的优势菌属(相对丰度为18.85%~31.06%)，Fluviicola和norank_f_JG30-KF-CM45的相对丰度与BaP浓度均呈负相关，Arenimonas的相对丰度与挥发酚、苯酚浓度均呈正相关，Bradyrhizobium、Nakamurella、Nitrospira、norank_f_NS9_marine_group、unclassified_f_Rhizobiaceae的相对丰度与挥发酚、苯酚浓度均呈负相关. ④两级A/O工艺中有机污染物的去除与氟苯甲酸酯降解、多环芳烃降解、苯甲酸酯降解等多种代谢途径有关. 研究显示，经两级A/O工艺处理后，焦化废水中的主要污染物均显著去除，并且有机污染物变化均会影响功能微生物相对丰度的改变.

玛瑙河干流大型底栖动物群落结构特征分析及水生态评价

熊伟唯, 李卫明, 陈圣盛, 张坤, 张续同, 刘子健

2022, 35(5): 1257-1267. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.15

摘要(388) HTML (81) PDF(39)

摘要:
为探究玛瑙河干流大型底栖动物群落结构及其影响因素，于2021年1月(枯水期)和2021年7月(丰水期)分别对其进行水质监测和大型底栖动物样品采集，调查并记录生境状况和环境特征，采用FBI (family biotic index, 科级生物指数)评价法和冗余分析法(RDA)探究不同水情期水环境状况及大型底栖动物群落结构的主要影响因子. 结果表明：①玛瑙河干流大型底栖动物群落结构时空差异显著，丰、枯水期共采集到大型底栖动物691个，隶属于2门4纲10目26科28种，优势物种共18种，个体数量、丰富度及优势物种数均呈现丰水期>枯水期，其中枯水期以双壳纲种类最多，丰水期以昆虫纲种类最多；②玛瑙河干流枯水期FBI评价结果以一般和轻度污染为主，丰水期以很清洁和极清洁为主，上游和中游河段水体污染较为严重，水质状况总体较2020年有所提升；③影响枯水期大型底栖动物群落结构的主要环境因子为水温、流速和PO₄³⁻浓度，丰水期为COD_Mn. 研究显示，玛瑙河干流大型底栖动物群落结构及其主要环境影响因子在不同水情期存在显著差异，丰水期水质状况良好，枯水期部分河段水体存在污染，需引起重视.

基于微分变换的湿地植物高光谱全氮反演

黎舟, 杨思林, 刘云根, 王妍, 张超, 肖羽芯, 徐红枫

2022, 35(5): 1268-1276. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.26

摘要(235) HTML (82) PDF(29)

摘要:
叶片全氮含量是监测和诊断湿地植物生理状况及生长趋势的重要指标，利用高光谱技术监测湿地植物氮含量，对于理解湿地生态系统氮循环具有重要意义. 为探究湿地植物叶片全氮含量遥感光谱的估算方法，以云南省大理西湖湿地公园优势植物芦苇(Phragmites australis)和茭草(Zizania caduciflora)全氮含量为研究对象，对叶片光谱数据进行预处理并建立二者的关系模型，包括单变量模型、多变量模型(偏最小二乘回归模型和BP神经网络模型)，并利用决定系数(r²)和均方根误差(RMSE)对模型精度进行检验. 结果表明：①不同形式的光谱变换增强了植物全氮含量与光谱变量的细节特征，二者的短波红外波段相关性强于可见光近红外波段. 芦苇二阶微分($R''$)反射率与全氮含量在1 682 nm处相关性最强，相关系数为0.70；茭草平方根二阶微分$〔( \sqrt{R\;})'' 〕$反射率与全氮含量在1 190 nm处相关性最强，相关系数高达−0.80. ②不同植物类型相比，利用茭草的变换光谱反射率建立的单变量和偏最小二乘回归模型建模精度都高于芦苇. ③不同回归模型相比，BP神经网络模型的精度最高，其芦苇和茭草全氮含量估算模型的r²均为0.96，均方根误差(RMSE)分别为0.63、0.47，是建立湿地植物光谱与全氮含量关系的最优模型. 研究显示，BP神经网络模型对湿地植物氮含量的预测精度较高，且计算速度快，不仅可为人工智能技术在湿地监测与管理提供有力的科学依据，而且可以为湖泊水环境污染治理应用提供新思路.

不同基质组合对氮磷吸附能力的研究

肖其亮, 熊丽萍, 彭华, 朱坚, 简燕, 贾金龙, 纪雄辉

2022, 35(5): 1277-1287. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.10.13

摘要(266) HTML (281) PDF(47)

摘要:
就地利用菜地改建小型湿地系统可能是实现农村生活污水消纳和资源化利用的一种有效途径，其中菜园土与吸附基质的组合直接关系水体污染物中氮磷的净化效果. 选取沸石、谷壳、活性炭、陶粒和菜园土作为试验基质，使用BET比表面积孔径分析仪、扫描电子显微镜和Ｘ射线衍射仪(EDX)对其进行表征，通过等温吸附试验分别筛选出对氮磷吸附效果较好的沸石和陶粒，设置菜园土∶陶粒∶沸石质量占比基质组合：F1(10∶0∶0)、F2(6∶2∶2)、F3(8∶1∶1)、F4(8∶2∶0)、F5(8∶0∶2)、F6(6∶1∶3)和F7(6∶3∶1). 在低、中、高3种氮磷浓度下，通过吸附动力学试验筛选出去除效果最好的基质组合. 结果表明：①5种单一基质中，活性炭、陶粒的比表面积(35.72、33.23 m²/g)和微孔体积(2.20×10⁻¹、8.25×10⁻² cm²/g)均较大；沸石和陶粒表面呈粗糙多孔结构. ②Freundlich和Langmuir等温吸附模型均能较好地拟合5种单一基质对氮磷的吸附，各基质对氮的饱和吸附量表现为沸石(2.00 mg/g)>陶粒(1.47 mg/g)>菜园土(1.17 mg/g)>活性炭(0.99 mg/g)>谷壳(0.21 mg/g)，对磷的饱和吸附量表现为陶粒(1.28 mg/g)>活性炭(1.25 mg/g)>沸石(1.16 mg/g)>谷壳(0.80 mg/g)>菜园土(0.50 mg/g). ③7种基质组合对氮磷吸附具有相似的动力学特征，Elovich模型、双常数速率模型和一级反应动力学模型均能较好地模拟基质组合对不同污染负荷条件下氮磷的吸附规律. ④7种基质组合对氮磷的吸附速率均呈现先快后慢的趋势，最终于12~48 h趋于稳定. 研究显示，F2、F4和F7基质组合对氮磷的去除效果均较好，但考虑菜地改造的简易性和可操作性，F4为最佳基质组合，其在3种不同氮磷浓度下对氮、磷的吸附量分别为0.36~0.68和0.10~0.39 mg/g.

固体废物全过程精细化环境风险评估框架研究

方文, 黄玉洁, 刘苗苗, 黄蕾, 马宗伟, 刘建国, 毕军

2022, 35(5): 1288-1296. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.01

摘要(436) HTML (81) PDF(102)

摘要:
伴随着我国经济发展和城镇化进程，固体废物产生呈强度高、利用不充分的状态，造成了严重的资源浪费和环境污染. 随着风险意识的加强，准确评估固体废物的环境风险，已经成为确定固体废物管控目标、边界、优先序的重要基础. 由于固体废物的特性复杂、处理链条长、流动过程受区域发展特征的影响，其环境风险呈现风险因子多元、空间异质性强、不确定性高、易产生长期累积性风险等规律. 现有的固体废物环境风险评估大多基于源项分析，针对特定环节或设施开展定量或半定量的污染物暴露与健康风险评估，缺乏对全过程的系统性分析，无法从全局及区域上综合评估固体废物的环境风险水平. 因此，本文提出固体废物全过程精细化环境风险评估框架，包括固体废物全生命周期路径梳理及特征识别、风险因子及其释放转运过程辨析、受体的最大可接受环境风险水平评估、基于多评价指标的固体废物环境风险的量化，以期为实现固体废物环境风险精细化管控提供支撑.

基于地下水入渗地下室情景的蒸气入侵暴露模型研究

姜登登, 陈樯, 周艳, 陈云, 范婷婷, 孔令雅, 李旭伟, 邓绍坡, 龙涛

2022, 35(5): 1297-1305. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.01.15

摘要(406) HTML (72) PDF(51)

摘要:
为科学评估地下水入渗地下室情景下的蒸气入侵过程，以苯和三氯乙烯为目标污染物，通过构建地下水入渗地下室情景下的概念模型，综合考虑地下水经孔隙渗透、裂隙渗透的入渗量，以及符合GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》情景(简称“符合规范情景”)和最不利情景的蒸发量，计算得到地下水暴露量及室内空气中VOCs浓度，并与HJ 25.3—2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(简称“《导则》”)规定暴露模型计算结果进行对比. 结果表明：①在地下水埋深至地下室底板的距离为25~200 cm时，经裂缝渗透和经孔隙渗透的入渗量分别为3.86~37.7和1.55×10⁻⁴~2.35×10⁻³ m³/d，符合规范情景和最不利情景的蒸发量分别为2.30×10⁻³和0.30~0.52 m³/d；在地下水埋深至地下室底板的距离不变的情况下，经裂缝渗透的入渗量约为经孔隙渗透的15 000~25 000倍. 对比不同情景下入渗量和蒸发量发现，以入渗后地下水全部蒸发达到稳定状态作为合理保守假设，建议选择蒸发量作为地下水暴露量. ②在地下水入渗地下室模型中，室内空气中苯和三氯乙烯的浓度计算结果一致，在蒸发量符合规范情景和最不利情景下结果均分别为1.25×10⁻³和0.16~0.28 mg/m³. 在《导则》规定暴露模型下，室内苯和三氯乙烯浓度分别为7.01×10⁻⁴~7.21×10⁻⁴和9.52×10⁻⁴~9.80×10⁻⁴ mg/m³. 在蒸发量符合规范情景和最不利情景下，地下水入渗地下室模型计算的室内空气中VOCs浓度分别是《导则》规定暴露模型计算结果的1~2和100~400倍. 研究显示，在地下水位较浅的地区开展风险评估时，需考虑地下水入渗地下室情景，避免直接套用《导则》规定暴露模型从而低估污染地下水对人群的实际健康风险.

聚苯乙烯微塑料和纳米塑料对萼花臂尾轮虫有性生殖的毒性影响

陈涛, 徐晓平, 李彬彬, 陶开燕, 谢安, 黄志鹏

2022, 35(5): 1306-1314. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.07

摘要(465) HTML (162) PDF(62)

摘要:
为探索不同粒径聚苯乙烯微塑料和纳米塑料对轮虫繁殖的影响规律，以萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)为受试生物，探究了3种粒径(100 nm、0.5 µm和1 µm)聚苯乙烯塑料对轮虫有性生殖的影响. 结果表明：①暴露于粒径较小的聚苯乙烯纳米塑料对轮虫的急性毒性较大. ②与对照组相比，暴露于20 mg/L的100 nm聚苯乙烯纳米塑料和0.01、0.1、1、10和20 mg/L的1 µm聚苯乙烯微塑料均导致轮虫种群增长率显著降低(P<0.05). ③聚苯乙烯微塑料和纳米塑料暴露对萼花臂尾轮虫混交率和受精率均有显著影响. ④暴露于10和20 mg/L的100 nm聚苯乙烯纳米塑料均显著抑制萼花臂尾轮虫7 d休眠卵产量(P<0.05)，而暴露于0.1 mg/L的1 µm聚苯乙烯微塑料以及0.01、0.1、1、10和20 mg/L的0.5 µm聚苯乙烯微塑料均显著增加轮虫7 d休眠卵产量(P<0.05). 研究显示，在评价聚苯乙烯微塑料和纳米塑料对萼花臂尾轮虫有性生殖影响时，轮虫混交率和休眠卵产量可以作为合适的毒性测试指标.

镉暴露对斑马鱼胚胎发育的毒性效应研究

罗紫蝶, 郭少娟, 曾晨, 张元元, 王睿虹, 杨立新

2022, 35(5): 1315-1322. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.03.02

摘要(406) HTML (99) PDF(40)

摘要:
镉是一种具有强致畸性和致癌性的重金属. 为研究镉暴露对早期胚胎发育的毒性效应，以斑马鱼为模式动物，选取5个镉浓度来处理斑马鱼胚胎4~120 hpf (hours post fertilization, 受精后小时)，计算镉的半致死(LC₅₀)浓度，研究7.50 mg/L镉对斑马鱼胚胎8个基因表达的影响. 结果表明：镉暴露导致斑马鱼胚胎产生小头、小眼、躯干弯曲、心脏发育异常以及死亡等异常. 通过原位杂交和定量PCR方法分析镉对抗氧化基因(prdx1和gstp1.2)、转录翻译相关基因(atf3、jdp2b和eif4a1b)、应激反应相关基因(hsp70l和hsp90aa1.1)以及脂肪酸结合蛋白基因(fabp7a)表达的影响，发现镉暴露将改变上述基因在组织和器官的表达及表达水平，这些影响可能与镉导致斑马鱼胚胎嗅球、侧线、神经和心脏的发育异常有关. 研究显示，镉的LC₅₀浓度为15.20 mg/L，7.50 mg/L的镉可影响斑马鱼胚胎的氧化应激、转录翻译和早期神经发育等过程，并通过影响基因表达从而干扰斑马鱼胚胎发育，进而可能造成个体嗅觉、视觉和运动等功能缺陷.

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2022年第35卷第5期

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